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(六)
沉淀溶解平衡
|课|标|要|求|
1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
2.理解溶度积的含义并能进行相关的计算。
3.理解沉淀溶解平衡的应用,认识沉淀的形成与转化在科研与生产中的重要性。
微课时突破 1 基础知识一课过
(零散知识系统化,为深化学习奠基)
一、
二、
逐点清(一) 沉淀溶解平衡
三、
目 录
逐点清(二) 沉淀溶解平衡的应用
课时跟踪检测
逐点清(一) 沉淀溶解平衡
1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
2.沉淀溶解平衡
(1)定义:一定温度下,当沉淀溶解速率和沉淀生成速率 时,形成饱和溶液,达到动态平衡,这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的建立
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系统知识
相等
(3)沉淀溶解平衡的特点
3.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)影响因素
溶解的方向
吸热
不变
生成沉淀的方向
溶解的方向
(2)例子
以AgCl(s) ⥫⥬ Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例说明外因对沉淀溶解平衡的影响。
外界条件 移动方向 平衡c(Ag+) 平衡后c(Cl-) Ksp
升高温度 ______ ______ ______ ______
加入少量AgNO3 ______ ______ ______ ______
通入H2S ______ ______ ______ ______
通入HCl ______ ______ ______ ______
正向
增大
增大
增大
逆向
增大
不变
正向
减小
增大
不变
逆向
减小
增大
不变
减小
[注意] ①向已达沉淀溶解平衡的体系中加入对应难溶物时,因为不能改变溶液中离子的浓度,所以并不影响沉淀溶解平衡的移动。②向已达沉淀溶解平衡的体系中继续加入水时,因为溶液中溶解的离子浓度减小,所以沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,但平衡后离子浓度并不改变。
4.沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离
(1)沉淀溶解平衡是指固体沉淀与溶液中相关离子间的平衡关系,包含了沉淀的 和溶解后电解质的 两个过程。如BaSO4(s) ⥫⥬ Ba2+(aq)+S(aq),包含了BaSO4(s) ⥫⥬ BaSO4(aq)和BaSO4 === Ba2++S两个过程。
溶解
电离
(2)难溶电解质的电离仅仅是沉淀溶解平衡的后一个过程。
沉淀溶解平衡也用电离方程式表示,须标明状态(s)、(aq),且一律用“⥫⥬ ”。
Al(OH)3(s) ⥫⥬ Al3+(aq)+3OH-(aq) (沉淀溶解平衡) Al(OH)3 ⥫⥬ Al3++3OH- (电离平衡)
总过程 沉淀溶解平衡(可逆)
分过程 沉淀的溶解(可逆) 电解质的电离(可逆或不可逆)
5.溶度积常数
(1)概念:难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp,Ksp的大小反映难溶电解质在水中的溶解能力。
(2)表达式
AmBn(s) ⥫⥬ mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-)。
如Fe(OH)3(s) ⥫⥬ Fe3+(aq)+3OH-(aq),其Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
(3)影响因素:溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
(4)应用:定量判断给定条件下有无沉淀生成。
对于AmBn(s) ⥫⥬ mAn+(aq)+nBm-(aq),任意时刻离子积Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
①Q Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
②Q Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
③Q Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
>
=
<
[注意] 根据Ksp比较两种电解质的溶解度大小
①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。相同温度时,对于同类型的物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。例如,AgCl、AgBr、AgI都是AB型,由Ksp数值可知,溶解度:AgCl>AgBr>AgI。②不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。
输入你的标题
基点查清
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2024·江苏卷)向2 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2混合溶液中滴加少量0.1 mol·L-1Na2CO3溶液,振荡,产生白色沉淀,则溶度积常数:CaCO3>BaCO3 ( )
(2)(2024·山东卷)向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中滴加AgNO3溶液,先生成AgCl白色沉淀,则Ksp(AgCl)<Ksp(Ag2CrO4) ( )
×
×
(3)(人教版教材习题)难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡后,再加入难溶电解质,溶液中各离子的浓度不变 ( )
(4)碳酸钙在水中的溶解度比在氯化钙溶液中的溶解度大 ( )
(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀 ( )
(6)25 ℃时,Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl),则溶解度:Ag2CrO4<AgCl ( )
√
√
×
√
2.(2025·山东潍坊一模)已知Ca(OH)2悬浊液中存在平衡:Ca(OH)2(s) ⥫⥬ Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量Na2CO3粉末能增大Ca2+浓度 ③除去NaCl溶液中混有的少量Ca2+,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 ⑤给溶液加热,溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A.①⑥ B.①⑥⑦
C.②③④⑥ D.①②⑥⑦
√
解析:因为ΔH<0,所以升高温度,平衡逆向移动,①正确;加入Na2CO3粉末会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错误;加入NaOH溶液有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积较大,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热时Ca(OH)2的溶解平衡逆向移动,OH-浓度减小,溶液的pH降低,⑤错误;加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,⑥正确;加入NaOH固体,Ca(OH)2的溶解平衡逆向移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
3.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)测定I-含量步骤如下:向含I-试样中先加入已知物质的量的过量AgNO3溶液,再加入NH4Fe(SO4)2指示剂,用KSCN溶液进行滴定,溶液出现浅红色即达滴定终点,消耗c mol·L-1KSCN溶液V mL。已知:pKsp(AgI)=16.07,pKsp(AgSCN)=11.99,pKsp(AgCl)=9.74。下列说法错误的是 ( )
A.滴定中有AgSCN生成
B.不可先加指示剂,后加AgNO3溶液
C.试样中n(I-)=10-3cV mol
D.以上实验步骤不适用于Cl-含量测定
√
解析:滴定中KSCN溶液与过量的AgNO3溶液反应生成AgSCN沉淀,到达终点时KSCN与指示剂NH4Fe(SO4)2反应生成红色Fe(SCN)3,A正确;先加指示剂,则指示剂中的Fe3+与I-反应,影响终点指示,B正确;KSCN溶液测定的是剩余AgNO3的物质的量,需根据AgNO3溶液的起始量与剩余量差计算I-的物质的量,C错误;由于Ksp(AgCl)=10-9.74>Ksp(AgSCN)=10-11.99,用KSCN滴定过量的Ag+时,会使AgCl沉淀发生转化,因此该实验不适用于Cl-含量测定,故D正确。
逐点清(二) 沉淀溶解平衡的应用
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系统知识
1.沉淀的生成
调节pH法 如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节溶液pH至3~4,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O === Fe(OH)3↓+3N
沉淀剂法 如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为Cu2++H2S === CuS↓+2H+
2.沉淀的溶解
酸溶解法 如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为
CaCO3(s) C+Ca2+
HC H2CO3 CO2↑+H2O
总反应为CaCO3+2H+=== Ca2++CO2↑+H2O
盐溶液溶
解法 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2N === Mg2++2NH3·H2O
配位溶解法 如AgCl溶于氨水,离子方程式为
AgCl+2NH3·H2O=== [Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
3.沉淀的转化
实例 ①NaCl(aq) AgCl(白色) AgI(黄色)
Ag2S(黑色)
②MgCl2(aq) Mg(OH)2(白色) Fe(OH)3(红褐色)
实质 沉淀溶解平衡的移动
应用 ①锅炉除水垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+C === CaCO3+S。
②矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为ZnS+Cu2+ === CuS+Zn2+
[注意] ①一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,但溶解度小的沉淀在一定条件下转化成溶解度稍大的沉淀也能实现。②用沉淀法除杂不可能将杂质离子完全除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,已经沉淀完全。
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基点查清
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小 ( )
(2)一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀 ( )
(3)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变 ( )
√
√
√
(4)因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,故ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀 ( )
(5)Cu2+(aq)+MnS(s) ⥫⥬ CuS(s)+Mn2+(aq),向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大 ( )
(6)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)<Ksp(AgCl) ( )
√
√
√
2. [双选]工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,而后用盐酸去除。下列叙述正确的是 ( )
A.温度升高,Na2CO3溶液的Kw不变增大,c(OH-)增大
B.沉淀转化的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s) ⥫⥬ CaCO3(s)+ S(aq)
C.在盐酸溶液中,CaCO3的溶解性小于CaSO4
D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小
√
√
解析:温度升高,Kw增大,温度升高促进Na2CO3溶液水解,c(OH-)增大,A正确;加入Na2CO3溶液,CaSO4转化为CaCO3:C(aq)+CaSO4(s) ⥫⥬ CaCO3(s)+S(aq),B正确;因为CaCO3与盐酸反应,而CaSO4不与盐酸反应,所以在盐酸溶液中,CaCO3的溶解性大于CaSO4,C错误;根据C+CO2+H2O === 2HC知,HC浓度增大,D错误。
3.为研究沉淀的生成及其转化,某小组同学进行如图实验。①中现象:产生红色沉淀;②中现象:溶液先浑浊,后澄清;③中现象:产生白色沉淀。
以下关于该实验的分析不正确的是 ( )
A.①浊液中存在平衡:Ag2CrO4(s) ⥫⥬ 2Ag+(aq)+Cr(aq)
B.②中溶液变澄清的原因:AgOH+2NH3·H2O === [Ag(NH3)2]OH+2H2O
C.③中颜色变化说明有AgCl生成
D.该实验可以证明AgCl比Ag2CrO4更难溶
解析:AgNO3溶液过量,故余下浊液中含有Ag+,加入KCl溶液生成AgCl白色沉淀,不能证明AgCl比Ag2CrO4更难溶。
√
4.(2024·湖北卷)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是 ( )
A.pH=6.5时,溶液中c(C)<c(Pb2+)
B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
√
解析:δ为组分中铅占总铅的质量分数,c0(Pb2+)代表Pb2+的初始浓度,根据元素守恒,c0(Pb2+)等于体系中所有含铅物种的浓度之和,因此,体系中任一含铅物种的浓度c(X)=c0(Pb2+)δ(X)。pH=6.5时,δ(Pb2+)>50%,即c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>1.0×10-5 mol·L-1,则c(C)=<mol·L-1=1.0×10-7.1 mol·L-1,c(C)< c(Pb2+),A正确;δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1,B正确;
由物料守恒可知,n(Cl)=2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n(PbCO3)+ 2n[Pb(CO3],则n(Cl)>2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n[Pb(CO3],故 c(Cl)>2c(Pb2+)+2c[Pb(OH)+]+2c[Pb(CO3],即2c(Pb2+)+ c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl),C正确;pH=8时,加入少量NaHCO3(s),溶液pH稍有增大,由题图可知,当pH由8稍微增大时,PbCO3的物质的量也略有增加,即PbCO3不会溶解,D错误。
|大|概|念|知|识|体|系|构|建|
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